Будова і властивості вуглеводнів
Вуглеводні – це органічні сполуки, молекули яких складаються з атомів двох елементів: Карбону (вуглецю) і Гідрогену (водню). Від вуглеводнів походять різноманітні класи органічних сполук.
Вуглеводні можуть відрізнятися між собою за будовою Карбонового ланцюга. Завдяки здатності атомів Карбону утворювати цикли і ланцюги різних розмірів і форм, різні типи хімічного зв’язку можливе існування величезної кількості вуглеводнів. Вуглеводні різних типів відрізняються між собою ступенем насиченості їх атомами Гідрогену. А тому атоми Карбону, утворюючи ланцюг, можуть зв’язуватися між собою за допомогою простих (одинарних), подвійних або потрійних зв’язків.
Залежно від хімічної будови і пов’язаних із цим властивостей вуглеводні поділяють на групи, або ряди, головними серед яких є насичені вуглеводні, ненасичені вуглеводні та ароматичні.
Насиченими називають вуглеводні з відкритим (не замкненим) Карбоновим ланцюгом, загальна формула яких CnH2n + 2. У цих вуглеводнів усі чотири валентності атома Карбону максимально насичені атомами Гідрогену. Тому такі вуглеводні називають насиченими.
Відповідно до сучасної номенклатури насичені вуглеводні називають алканами. Молекули алканів містять лише прості (одинарні) s зв’язки між атомами і вступають лише в реакції заміщення. Вони не знебарвлюють розчин калій перманганату KMnO4, бромну воду, не окиснюються розчинами кислот і лугів, не вступають у реакції приєднання.
Ненасиченими називають вуглеводні з подвійними і потрійними зв’язками між атомами Карбону в молекулах. У цих вуглеводнів не всі валентності атома Карбону максимально насичені атомами Гідрогену. Тому такі вуглеводні називають ненасиченими.
Залежно від кількості та характеру кратних зв’язків ненасичені вуглеводні класифікують на такі ряди: етиленові (алкени) CnH2n, дієнові (алкадієни) CnH2n-2, ацетиленові (алкіни) CnH2n-2.
Молекули етиленових вуглеводнів містять один подвійний або s, p- зв’язок. Молекули дієнових вуглеводнів містять два подвійних зв’язки. А молекули ацетиленових вуглеводнів містять один потрійний зв’язок.
Для ненасичених вуглеводнів характерні реакції приєднання. Вони можуть приєднувати водень (гідрування), хлор, бром тощо (галогенування),гідроген галогени HCl, HBr, воду (це реакція гідратації). Також вони вступають у реакції полімеризації, знебарвлюють розчин калій перманганату, бромну воду, окиснюються розчинами кислот і лугів.
Ароматичними називають вуглеводні циклічної (замкненої) будови, загальна формула яких CnH2n-6. У молекулах ароматичних вуглеводнів немає простих і подвійних зв’язків. Електронна густина розподілена рівномірно, а тому всі зв’язки між атомами Карбону в молекулі рівні. Найточніше це відображає структурна формула у вигляді правильного шестикутника з колом усередині. Це формула найпростішого представника класу аренів (ароматичних вуглеводнів) бензолу:
Для ароматичних вуглеводнів характерні і реакції заміщення, і реакції приєднання.